Klíčový rozdíl mezi transformací a transdukcí je v tom, že transformace je mechanismus, který mění genetický materiál bakterií přímým příjmem exogenního genetického materiálu z jeho okolí přes buněčnou membránu a jeho začleněním do genomu, zatímco transdukce je injekce cizí DNA bakteriofágovým virem do hostitelské bakterie.
Konjugace je známá metoda rekombinace DNA, kterou lze nalézt jak u eukaryot, tak u prokaryot. Vědci zjistili, že je možné přenést DNA z jedné bakteriální buňky do druhé pomocí dalších dvou mechanismů: transformace a transdukce. Podobně jako u konjugace tyto dva mechanismy přenášejí DNA jedním směrem a dochází k rekombinaci mezi alelami v oblastech homologní DNA. Oba mechanismy přenášejí velmi malé množství DNA a nepřenášejí celý buněčný chromozom.
Co je transformace?
Fred Griffith, lékař britského ministerstva zdravotnictví v Londýně, objevil proces transformace v roce 1928. Je to mechanismus, kterým bakterie přijímají fragmenty DNA z prostředí a začleňují je do svých chromozomů. Po úspěšné transformaci získává recipientní buňka (transformant) některé vlastnosti, které v ní dříve nebyly. U prokaryot, jako jsou bakterie, dochází k přeměně pravidelně, když buňky existují ve velkém počtu, například v lidském střevním traktu nebo v bohaté půdě.
Obrázek 01: Transformace
Aby mohla být provedena úspěšná transformace, měla by být bakterie dostatečně kompetentní. Transformace nebo schopnost buňky přijímat extracelulární DNA z prostředí tedy závisí na kompetenci bakterie. Kompetence závisí na proměnlivých vlastnostech mezi bakteriálními druhy. Transformace může být provedena uměle; někdy se dokonce vyskytuje přirozeně. Pokud se vyskytuje přirozeně, zvyšuje potenciál způsobovat onemocnění častěji.
Co je transdukce?
Na rozdíl od transformace vyžaduje transdukce virus jako činidlo, které přenáší fragment DNA od dárce do buňky příjemce. Tyto viry jsou viry infikující bakterie nebo bakteriofágy. Jako všechny viry mají tyto bakteriofágy jádro z DNA nebo RNA obklopené obalem proteinu. Bakteriofágy se připojují k povrchovým receptorům bakterií a přímo vstřikují virovou DNA do bakterií.
Transdukce probíhá dvěma způsoby: lytickým cyklem nebo lysogenním cyklem. V lytickém cyklu virový fág proniká do hostitelské buňky, ničí chromozom hostitele a replikuje se v hostitelské buňce. Nakonec tyto fágy zničí (lyzují) stejnou hostitelskou buňku; proto je nazýváme virulentní fágy. Na rozdíl od lytického cyklu nedochází v lysogenním cyklu k přímé lýze bakteriální buňky. V lysogenním cyklu se fágová DNA integruje s hostitelským chromozomem jako profág. Po integraci hostitelská buňka podstoupí replikaci DNA a binární štěpení, což má za následek kopie hostitelské buňky s profágy. Nakonec se tyto profágy omluví z chromozomů hostitelů a přejdou do lytického cyklu.
Obrázek 02: Transdukce
Transdukce je užitečný nástroj v genetickém inženýrství při zavádění cizího genu do bakterií. Je také užitečné porozumět mechanismu, kterým se antibiotika stávají neúčinnými v důsledku přenosu genů antibiotické rezistence mezi bakteriemi.
Jaké jsou podobnosti mezi transformací a transdukcí?
- Transformace a transdukce jsou dva mechanismy zapojené do horizontálního přenosu genů z jedné bakterie do druhé.
- Tyto dva mechanismy přenášejí DNA jedním směrem.
- Oba mechanismy však přenášejí velmi malé množství DNA a nepřenášejí celý buněčný chromozom.
- Kromě toho jsou transformace i transdukce důležitými nástroji v molekulární biologii a genetickém inženýrství.
Jaký je rozdíl mezi transformací a transdukcí?
Transformace je genetická změna bakterií přímým příjmem a inkorporací exogenní DNA z jejich okolí. Na druhé straně transdukce je proces, kterým virus přenáší genetický materiál z jedné bakterie na druhou. Toto je klíčový rozdíl mezi transformací a transdukcí. Transformaci objevil Fred Griffith v roce 1928, zatímco transdukci objevili Norton Zinder a Joshua Lederberg v roce 1952. Navíc se nahá DNA během transformace pohybuje po stěně a membráně příjemce bez pomoci viru. Transdukci však provádí bakteriofág. Proto to také můžeme považovat za rozdíl mezi transformací a transdukcí.
Při transformaci jsou navíc získávány extracelulární fragmenty DNA. Při transdukci bakteriofág vkládá fragment DNA do bakterií. Jedná se tedy o významný rozdíl mezi transformací a transdukcí. Kromě toho je dalším rozdílem mezi transformací a transdukcí to, že přenos plazmidu je možný při transformaci, zatímco při transdukci k němu pravděpodobně nedojde. Kromě toho je dalším významným rozdílem mezi transformací a transdukcí to, že transformace je citlivá na DNAázu, zatímco transdukce je rezistentní na DNAázu.
Níže uvedená infografika představuje rozdíl mezi transformací a transdukcí jako srovnání vedle sebe.
Shrnutí – Transformace vs Transdukce
Transformace a transdukce jsou dva způsoby horizontálního přenosu genů mezi bakteriemi. Transformace je proces přímého příjmu exogenní DNA z okolí přes buněčnou stěnu a membránu do bakteriální buňky a začlenění do jejího genomu. Na druhé straně, transdukce je proces injekce virové DNA do bakteriálních buněk bakteriofágy. Transdukci tedy provádí virový hostitel. Navíc k přeměně dochází přirozeně a uměle. Záleží na schopnosti bakterií. Transdukce nezávisí na schopnosti bakterií. K transdukci dochází prostřednictvím lytického a lyzogenního cyklu. To je tedy rozdíl mezi transformací a transdukcí.
